CN110225343B - 一种视频编码的码率控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种视频编码的码率控制方法及装置，涉及视频编码技术领域。本申请通过计算待编码的第一帧图像与完成编码的第二帧图像中各像素点之间的差异度，可以确定第一帧图像分配的目标比特数，进一步地，基于该目标比特数和预设的码率控制模型，可以确定第一帧图像的量化参数，进一步地，基于第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，可以确定第一帧图像的量化参数的修正因子，进一步地，根据该修正因子对应的数值，可以确定第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对第一帧图像的编码码率进行控制，采用上述方式，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

Description

一种视频编码的码率控制方法及装置

技术领域

本申请涉及视频编码技术领域，具体而言，涉及一种视频编码的码率控制方法及装置。

背景技术

HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码)是一种新的视频压缩标准，在HEVC中，码率控制算法的目的就是通过计算QP(Quantization Parameter，量化参数)，来达到码率和图像质量之间的平衡，在达到目标压缩码率的基础上，取得最好的图像质量。

但是，常规的码率控制方法，对每个编码图像分配的目标比特数过于平均，而忽略了图像的复杂度，从而造成编码图像质量的下降。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种视频编码的码率控制方法及装置，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供了一种视频编码的码率控制方法，所述码率控制方法包括：

获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像；

计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数；

基于所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数；

基于所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子；

基于所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系；

确定所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制。

在一种可能的实施方式中，在所述计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数之后，所述码率控制方法还包括：

判断所述差异度是否大于或等于预设阈值；

若所述差异度大于或等于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，并将所述第一帧图像作为初始I帧图像进行编码；

若所述差异度小于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景相同，并按照P帧编码方式对所述第一帧图像进行编码。

在一种可能的实施方式中，若确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，在所述确定所述第一帧图像的量化参数之后，所述码率控制方法还包括：

确定所述第一帧图像的量化参数与预设数值相加得到的数值，并将所述数值重新确定为所述第一帧图像的量化参数。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度：

其中，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，pixel^～(i,j)为所述第一帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，pixel(i,j)为所述第二帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，M为所述第一帧图像的宽度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的宽度相同，N为所述第一帧图像的高度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的高度相同，i为正整数，1≤i≤M，j为正整数，1≤j≤N。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像分配的目标比特数：

T_GOP＝N_GOP×T_AvgPic；

其中，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，T_GOP为所述第一帧图像对应的图像组分配的目标比特数，Rate_GOPcoded为所述第一帧图像对应的图像组中已编码图像所消耗的总比特数，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，B_n为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像对应的差异度，H为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像的数量，n为正整数，1≤n≤H，N_GOP为所述第一帧图像对应的图像组中图像的数量，T_AvgPic为所述第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数：

QP＝a·lnλ+b；

λ＝α·bpp^β；

bpp＝T_curPic/N_pixels；

其中，QP为所述第一帧图像的量化参数，a、b为常数，λ为拉格朗日因子，α、β为所述码率控制模型的参数，α的初始值为3.2，β的初始值为-1.37，bpp为所述第一帧图像中每个像素点平均分配的目标比特数，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，N_pixels为所述第一帧图像中像素点的数量。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子：

其中，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子，Cur为所述第二帧图像分配的实际比特数，Tar为所述第二帧图像分配的目标比特数。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式修正所述第一帧图像的量化参数：

其中，QP^～为所述第一帧图像的修正后的量化参数，QP为所述第一帧图像的修正前的量化参数，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

第二方面，本申请实施例还提供了一种视频编码的码率控制装置，所述码率控制装置包括：

获取模块，用于获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像；

第一确定模块，用于计算所述获取模块获取的所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数；

第二确定模块，用于基于所述第一确定模块确定的所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数；

第三确定模块，用于基于所述第二确定模块确定的所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子；

第四确定模块，用于基于所述第三确定模块确定的所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系；

控制模块，用于基于所述第四确定模块确定的所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制。

在一种可能的实施方式中，所述码率控制装置还包括判断模块和编码模块：

所述判断模块，用于判断所述差异度是否大于或等于预设阈值；

所述编码模块，用于若所述差异度大于或等于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，并将所述第一帧图像作为初始I帧图像进行编码；

所述编码模块，还用于若所述差异度小于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景相同，并按照P帧编码方式对所述第一帧图像进行编码。

在一种可能的实施方式中，所述码率控制装置还包括第五确定模块：

所述第五确定模块，用于确定所述第一帧图像的量化参数与预设数值相加得到的数值，并将所述数值重新确定为所述第一帧图像的量化参数。

在一种可能的实施方式中，所述第一确定模块，用于通过以下公式确定所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度：

其中，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，pixel^～(i,j)为所述第一帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，pixel(i,j)为所述第二帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，M为所述第一帧图像的宽度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的宽度相同，N为所述第一帧图像的高度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的高度相同，i为正整数，1≤i≤M，j为正整数，1≤j≤N。

在一种可能的实施方式中，所述第一确定模块，用于通过以下公式计算所述第一帧图像分配的目标比特数：

T_GOP＝N_GOP×T_AvgPic；

其中，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，T_GOP为所述第一帧图像对应的图像组分配的目标比特数，Rate_GOPcoded为所述第一帧图像对应的图像组中已编码图像所消耗的总比特数，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，B_n为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像对应的差异度，H为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像的数量，n为正整数，1≤n≤H，N_GOP为所述第一帧图像对应的图像组中图像的数量，T_AvgPic为所述第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数。

在一种可能的实施方式中，所述第二确定模块，用于通过以下公式计算所述第一帧图像的量化参数：

QP＝a·lnλ+b；

λ＝α·bpp^β；

bpp＝T_curPic/N_pixels；

其中，QP为所述第一帧图像的量化参数，a、b为常数，λ为拉格朗日因子，α、β为所述码率控制模型的参数，α的初始值为3.2，β的初始值为-1.37，bpp为所述第一帧图像中每个像素点平均分配的目标比特数，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，N_pixels为所述第一帧图像中像素点的数量。

在一种可能的实施方式中，所述第三确定模块，用于通过以下公式计算所述第一帧图像的量化参数的修正因子：

其中，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子，Cur为所述第二帧图像分配的实际比特数，Tar为所述第二帧图像分配的目标比特数。

在一种可能的实施方式中，所述修正模块，所述第四确定模块，用于通过以下公式确定所述第一帧图像的修正后的量化参数：

其中，QP^～为所述第一帧图像的修正后的量化参数，QP为所述第一帧图像的修正前的量化参数，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的视频编码的码率控制方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的视频编码的码率控制方法的步骤。

在本申请实施例中，通过计算待编码的第一帧图像与完成编码的第二帧图像中各像素点之间的差异度，可以确定第一帧图像分配的目标比特数，进一步地，基于该目标比特数和预设的码率控制模型，可以确定第一帧图像的量化参数，进一步地，基于第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，可以确定第一帧图像的量化参数的修正因子，进一步地，根据该修正因子对应的数值，可以确定第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对第一帧图像的编码码率进行控制，采用上述方式，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例一所提供的一种视频编码的码率控制方法的流程图；

图2示出了本申请实施例二所提供的另一种视频编码的码率控制方法的流程图；

图3示出了本申请实施例三所提供的一种视频编码的码率控制装置的功能模块图之一；

图4示出了本申请实施例三所提供的一种视频编码的码率控制装置的功能模块图之二；

图5示出了本申请实施例四所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，结合特定应用场景“视频编码的码率控制”，给出以下实施方式，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。

本申请实施例下述方法、装置、电子设备或计算机可读存储介质可以应用于任何需要进行视频编码的码率控制的场景，本申请实施例并不对具体的应用场景作限制，任何使用本申请实施例提供的视频编码的码率控制方法及装置的方案均在本申请保护范围内。

值得注意的是，在本申请提出之前，常规的码率控制方法，对每个编码图像分配的目标比特数过于平均，而忽略了图像的复杂度，从而造成编码图像质量的下降。

需要说明的是，视频码率就是数据传输时单位时间传送的比特数，一般我们用的单位是kbps即千位每秒，通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，压缩后的文件就越接近原始文件。

为便于对本申请进行理解，下面结合具体实施例对本申请提供的技术方案进行详细说明。

实施例一

请参见图1，图1为本申请实施例一所提供的一种视频编码的码率控制方法的流程图，如图1中所示，本申请实施例提供的视频编码的码率控制方法，包括：

S101：获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像。

S102：计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数。

在具体实施中，在对待编码的第一帧图像进行编码时，需要知晓为第一帧图像分配的目标比特数，并计算出第一帧图像的量化参数，这样，就可以根据第一帧图像的目标比特数和量化参数对第一帧图像进行编码，这里，本申请先获取当前待编码的第一帧图像和在第一帧图像之前已经完成编码的第二帧图像，通过计算第一帧图像和第二帧图像中各像素点之间差异度，并根据该差异度可以确定出第一帧图像分配的目标比特数。

这里，由于编码方式中除初始I帧图像需要对图像进行完整的编码，对于其他图像都可以参考之前的图像进行编码，比如，在编辑当前待编码的第一帧图像时，可以只针对第一帧图像和第二帧图像的之间差异对第一帧图像进行编码，而本申请正是利用第一帧图像与第二帧图像中各像素点之间的差异度计算第一帧图像分配的目标比特，不但可以真实的反映出前后二帧图像(第二帧图像和第一帧图像)之间的差异，还可以为第一帧图像分配的目标比特更加合理和准确。

在现有技术的码率控制方法中，通常都是利用给第一帧图像的比特分配权重求出第一帧图像的目标比特数，而第一帧图像的比特分配权重等于第二帧图像中各像素点的像素预测值和实际值的差值的平方，因为有预测值，就无法体现图像的非残差部分消耗的比特数所带来的影响，这会导致第一帧图像的比特分配无法达到最优。

需要说明的是，第一帧图像与第二帧图像中各像素点之间的差异度，可以为各像素点之间亮度值的差异度，也可以为各像素点之间色度值的差异度，也可以为各像素点之间灰度值的差异度。

S103：基于所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数。

在具体实施中，可以将第一帧图像分配的目标比特数作为输入，输入至预设的码率控制模型中，可以输出第一帧图像的量化参数。

这里，预设的码率控制模型可以为R-λ模型(码率和拉格朗日参数)，该码率控制模型表示如下：λ＝α·bpp^β、QP＝a·lnλ+b、bpp＝T_curPic/N_pixels，其中，QP为第一帧图像的量化参数，a、b为常数，经多次实验通常a＝4.2005，b＝13.7122，λ为拉格朗日因子，α、β为码率控制模型的参数，α的初始值为3.2，β的初始值为-1.37，bpp为第一帧图像中每个像素点平均分配的目标比特数，T_curPic为第一帧图像分配的目标比特数，N_pixels为第一帧图像中像素点的数量，这样，可以将第一帧图像分配的目标比特数T_curPic输入至码率控制模型，以输出第一帧图像的量化参数QP。

当然，也可以使用其他码率控制模型，比如视频码率与失真关系模型D(R)＝CR^-K，其中，C、K是与图像内容有关的模型参数，D表示失真程度，R表示视频码率。

S104：基于所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

在具体实施中，由于对第二帧图像进行编码产生的实际比特数与目标比特数之间会存在差异，本申请引入修正因子这个概念，用来衡量第二帧图像实际编码产生的比特数和目标比特数之间的相差程度，并根据第二帧图像的分配的目标比特数和实际比特数之间的比值作为调整第一帧图像的量化参数的修正因子，如果第二帧图像的实际比特数少于目标比特数，那么待编码的第一帧图像就可以分配多一点的比特数，这样，可以使码率控制更加准确。

S105：基于所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系。

在具体实施中，可以根据修正因子对应的数值，确定出第一帧图像的量化参数的调整范围，即确定出第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系。

S106：确定所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制。

在具体实施中，可以根据第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系，确定出第一帧图像的修正后的量化参数，进而，可以根据修正后的量化参数对第一帧图像的编码码率进行控制，这样，可以实现更准确地控制第一帧图像的编码码率。

在本申请的实施例中，通过计算待编码的第一帧图像与完成编码的第二帧图像中各像素点之间的差异度，可以确定第一帧图像分配的目标比特数，进一步地，基于该目标比特数和预设的码率控制模型，可以确定第一帧图像的量化参数，进一步地，基于第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，可以确定第一帧图像的量化参数的修正因子，进一步地，根据该修正因子对应的数值，可以确定第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对第一帧图像的编码码率进行控制，采用上述方式，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

实施例二

请参见图2，图2为本申请实施例一所提供的另一种视频编码的码率控制方法的流程图，如图2中所示，本申请实施例提供的视频编码的码率控制方法，包括：

S201：获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像。

S202：计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数。

S203：判断所述差异度是否大于或等于预设阈值；若所述差异度大于或等于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，并将所述第一帧图像作为初始I帧图像进行编码；若所述差异度小于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景相同，并按照P帧编码方式对所述第一帧图像进行编码。

在具体实施中，在对图像组中的图像进行编码时，可能在任何一个位置发生场景切换，具体地，可以通过第一帧图像与第二帧图像中各像素点之间的差异度，来确定第一帧图像和第二帧图像的场景是否相同，在差异度大于或等于预设阈值时，可以确定第一帧图像和第二帧图像的场景不同，本申请在确定在第二帧图像和第一帧图像之间发生场景切换时，将第一帧图像作为初始I帧图像进行编码，即将发生场景切换的第一帧图像进行IDR编码，采用IDR编码方式对发生场景切换的第一帧图像进行编码，这样编码的图像将更清晰，可以提升图像的质量；在该差异度小于预设阈值时，可以确定第一帧图像和第二帧图像的场景相同，可以继续按照原来的P帧编码方式对第一帧图像进行编码。

这里，可以将预设阈值设为50。

需要说明的是，IDR编码是不参考或不依赖任何其它图像就可以独立的进行编码的编码方式，P帧编码是要参考它前面的P帧图像或者IDR帧图像才能进行编码，与现有技术中，不对场景切换进行检测，仍按照原先的编码方式(P帧编码)对第一帧图像进行编码，造成第一帧图像，以及第一帧图像后面图像清晰度和质量不高的情况相比，本申请通过将场景切换的帧强制改变为IDR的编码类型，可以保证第一帧图像压缩后的清晰度和质量。

这里，“场景切换”用于表达视频显示的画面内容有极大的变化，和前面画面显示的不是同类内容，无论是其中的人物、背景、光线等等，比如看新闻联播的时候，当你正看到主持人在说话的画面，突然画面显示到新闻现场。

S204：基于所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数。

S205：基于所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

S206：基于所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系。

S207：确定所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制。

其中，S201、S202、S204至S207的描述可以参照S101至S106的描述，并且能达到相同的技术效果，对此不做赘述。

在本申请的实施例中，通过第一帧图像和第二帧图像之间的差异度，可以检测出场景是否发生变化，并在发生场景变化时，将发生场景切换的第一帧图像强制改变为IDR的编码类型，这样不仅可以提高第一帧图像的质量即图像峰值信噪比，还可以提高后续图像的编码质量。

在一种可能的实施方式中，若确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，在所述确定所述第一帧图像的量化参数之后，所述码率控制方法还包括：确定所述第一帧图像的量化参数与预设数值相加得到的数值，并将所述数值重新确定为所述第一帧图像的量化参数。

在具体实施中，在确定第二帧图像与第一帧图像之间发生场景切换时，需要对第一帧图像的量化参数进行调整，以适应新的编码类型，由于IDR编码的第一帧图像需要更多的比特数，这样，就会造成按照原有预期分配给第一帧图像的比特数不够，进而占用后面待编码图像的比特数的情况，针对这一情况，可以通过增加第一帧图像的量化参数来减小第一帧图像的数据量，以平衡编码码率与图像质量的关系，这里，量化参数和目标比特数成反比关系。

这里，预设数值可以为0～4中的任意数值，优选地，可以为2。

具体地，如过量化参数越小，图像的越多细节就会被保留；量化参数增大，一些细节会丢失，图像失真的情况加强和图像的质量也会随之下降。也就是说，量化参数和分配的比特数成反比的关系。

这里，在没有发生场景切换时，在对第一帧图像对应的图像组进行编码时，使用预设的码率控制模型中的模型参数α和β的更新后的值，其中，α和β的值由图像组中图像的内容决定，并且在编码过程中进行迭代更新；在发生场景切换时，由于对发生场景切换的第一帧图像的编码方式进行了更改，所以在计算第一帧图像时，需要对α和β初始化，即使用α和β的初始值，这样，得到的第一帧图像的量化参数将更准确，可以通过该量化参数更好的控制编码的码率。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度：

其中，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，pixel^～(i,j)为所述第一帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值；pixel(i,j)为所述第二帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值；M为所述第一帧图像的宽度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的宽度相同；N为所述第一帧图像的高度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的高度相同；i为正整数，1≤i≤M，j为正整数，1≤j≤N。

在具体实施中，第一帧图像与第二帧图像中各像素点之间的差异度，可以为各像素点之间亮度值的差异度，也可以为各像素点之间色度值的差异度，也可以为各像素点之间灰度值的差异度，并通过计算得到的第一帧图像和第二帧图像中各像素点之间差异度，不但可以确定出第一帧图像分配的目标比特数，还可以确定在第二帧图像和第一帧图像之间是否发生场景切换，可以更好地对视频编码的码率进行控制。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像分配的目标比特数：

T_GOP＝N_GOP×T_AvgPic；

其中，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，T_GOP为所述第一帧图像对应的图像组分配的目标比特数，Rate_GOPcoded为所述第一帧图像对应的图像组中已编码图像所消耗的总比特数，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，B_n为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像对应的差异度，H为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像的数量，n为正整数，1≤n≤H，N_GOP为所述第一帧图像对应的图像组中图像的数量，T_AvgPic为所述第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数。

在具体实施中，可以先计算视频序列中每幅图片的目标比特数T_AvgPic＝Rate_tar/f，并将T_AvgPic作为第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数，其中，Rate_tar为目标码率，f为帧率。

这里，

pixel_n(i,j)为第一帧图像对应的图像组中未编码图像中的第n帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，pixel_n-1(i,j)为第一帧图像对应的图像组中未编码图像中的第n-1帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，M为图像组中每帧图像的宽度，N为图像组中每帧图像的高度，i为正整数，1≤i≤M，j为正整数，1≤j≤N。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数：

QP＝a·lnλ+b；

λ＝α·bpp^β；

bpp＝T_curPic/N_pixels；

其中，QP为所述第一帧图像的量化参数，a、b为常数，λ为拉格朗日因子，α、β为所述码率控制模型的参数，α的初始值为3.2，β的初始值为-1.37，bpp为所述第一帧图像中每个像素点平均分配的目标比特数，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，N_pixels为所述第一帧图像中像素点的数量。

在具体实施中，可以将计算得到的第一帧图像分配目标比特数T_curPic输入上述公式中，可以得到第一帧图像的量化参数QP。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子：

其中，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子，Cur为所述第二帧图像分配的实际比特数，Tar为所述第二帧图像分配的目标比特数。

在具体实施中，由于对第二帧图像进行编码产生的实际比特数与目标比特数之间会存在差异，本申请引入修正因子这个概念，用来衡量第二帧图像实际编码产生的比特数和目标比特数之间的相差程度，并根据第二帧图像的分配的目标比特数和实际比特数之间的比值作为调整第一帧图像的量化参数的修正因子，如果第二帧图像的实际比特数少于目标比特数，那么待编码的第一帧图像就可以分配多一点的比特数，这样，可以使码率控制更加准确。

在一种可能的实施方式中，通过以下公式确定所述第一帧图像的修正后的量化参数：

其中，QP^～为所述第一帧图像的修正后的量化参数，QP为所述第一帧图像的修正前的量化参数，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

在具体实施中，可以根据第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系，确定出第一帧图像的修正后的量化参数，进而，可以根据修正后的量化参数对第一帧图像的编码码率进行控制，这样，可以实现更准确地控制第一帧图像的编码码率。

在本申请实施例中，通过获取待进行编码的第一图像和在第一图像之前相邻的已经完成编码的第二图像，并基于第一图像和第二图像中各像素点之间的差异度，可以确定第一图像分配的目标比特数，进一步地，基于第一图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，可以确定第一图像的量化参数，进一步地，基于第二图像分配的目标比特数和实际比特数，可以确定第一图像的量化参数的修正因子，进一步地，根据修正因子对应的数值，修正第一图像的量化参数，并根据修正后的量化参数对第一图像的编码码率进行控制，采用上述方式，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

实施例三

基于同一申请构思，本申请实施例三中还提供了与实施例一和实施例二提供的视频编码的码率控制方法对应的视频编码的码率控制装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请上述实施例一和实施例二的视频编码的码率控制方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

参见图3所示，为本申请实施例三提供的一种视频编码的码率控制装置300的功能模块图之一，参见图4所示，为本申请实施例三提供的一种视频编码的码率控制装置300的功能模块图之二，其中，视频编码的码率控制装置300包括：

获取模块310，用于获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像；

第一确定模块320，用于计算所述获取模块310获取的所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数；

第二确定模块330，用于基于所述第一确定模块320确定的所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数；

第三确定模块340，用于基于所述第二确定模块330确定的所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子；

第四确定模块350，用于基于所述第三确定模块340确定的所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系；

控制模块360，用于基于所述第四确定模块350确定的所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制。

在一种可能的实施方式中，如图4所示，所述视频编码的码率控制装置300还包括判断模块370和编码模块380：

所述判断模块370，用于判断所述差异度是否大于或等于预设阈值；

所述编码模块380，用于若所述差异度大于或等于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，并将所述第一帧图像作为初始I帧图像进行编码；

所述编码模块380，还用于若所述差异度小于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景相同，并按照P帧编码方式对所述第一帧图像进行编码。

在一种可能的实施方式中，如图4所示，所述视频编码的码率控制装置300还包括第五确定模块390：

所述第五确定模块390，用于确定所述第一帧图像的量化参数与预设数值相加得到的数值，并将所述数值重新确定为所述第一帧图像的量化参数。

在一种可能的实施方式中，所述第一确定模块320，用于通过以下公式确定所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度：

其中，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，pixel^～(i,j)为所述第一帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，pixel(i,j)为所述第二帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，M为所述第一帧图像的宽度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的宽度相同，N为所述第一帧图像的高度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的高度相同，i为正整数，1≤i≤M，j为正整数，1≤j≤N。

在一种可能的实施方式中，所述第一确定模块320，用于通过以下公式确定所述第一帧图像分配的目标比特数：

T_GOP＝N_GOP×T_AvgPic；

其中，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，T_GOP为所述第一帧图像对应的图像组分配的目标比特数，Rate_GOPcoded为所述第一帧图像对应的图像组中已编码图像所消耗的总比特数，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，B_n为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像对应的差异度，H为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像的数量，n为正整数，1≤n≤H，N_GOP为所述第一帧图像对应的图像组中图像的数量，T_AvgPic为所述第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数。

在一种可能的实施方式中，所述第二确定模块330，用于通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数：

QP＝a·lnλ+b；

λ＝α·bpp^β；

bpp＝T_curPic/N_pixels；

其中，QP为所述第一帧图像的量化参数，a、b为常数，λ为拉格朗日因子，α、β为所述码率控制模型的参数，α的初始值为3.2，β的初始值为-1.37，bpp为所述第一帧图像中每个像素点平均分配的目标比特数，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，N_pixels为所述第一帧图像中像素点的数量。

在一种可能的实施方式中，所述第三确定模块340，用于通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子：

其中，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子，Cur为所述第二帧图像分配的实际比特数；Tar为所述第二帧图像分配的目标比特数。

在一种可能的实施方式中，所述第四确定模块350，用于通过以下公式确定所述第一帧图像的修正后的量化参数：

其中，QP^～为所述第一帧图像的修正后的量化参数，QP为所述第一帧图像的修正前的量化参数，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

在本申请实施例中，通过计算待编码的第一帧图像与完成编码的第二帧图像中各像素点之间的差异度，可以确定第一帧图像分配的目标比特数，进一步地，基于该目标比特数和预设的码率控制模型，可以确定第一帧图像的量化参数，进一步地，基于第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，可以确定第一帧图像的量化参数的修正因子，进一步地，根据该修正因子对应的数值，可以确定第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对第一帧图像的编码码率进行控制，采用上述方式，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

实施例四

基于同一申请构思，参见图5所示，为本申请实施例四提供的一种电子设备500的结构示意图，包括：处理器510、存储器520和总线530，所述存储器520存储有所述处理器510可执行的机器可读指令，当电子设备500运行时，所述处理器510与所述存储器520之间通过所述总线530进行通信，所述机器可读指令被所述处理器510运行时执行如实施例一和/或实施例二中任一所述的视频编码的码率控制方法的步骤。

具体地，所述机器可读指令被所述处理器510执行时可以执行如下处理：

获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像；

计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数；

基于所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数；

基于所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子；

基于所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系；

确定所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制。

实施例五

基于同一申请构思，本申请实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例一，和/或实施例二中提供的视频编码的码率控制方法的步骤。

具体地，所述存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，所述存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述视频编码的码率控制方法，可以在保证视频图像的质量的情况下，更准确地控制视频编码的码率。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种视频编码的码率控制方法，其特征在于，所述码率控制方法包括：

获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像；

计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数；其中，所述差异度为各像素点之间亮度的差异度值的差异度，或各像素点之间色度值的差异度，或各像素点之间灰度值的差异度；

基于所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数；

基于所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子；

基于所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系；

确定所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制；

在所述计算所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数之后，所述码率控制方法还包括：

判断所述差异度是否大于或等于预设阈值；

若所述差异度大于或等于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，并将所述第一帧图像作为初始I帧图像进行编码，并采用IDR编码方式对所述第一帧图像进行IDR编码；

若所述差异度小于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景相同，并按照P帧编码方式对所述第一帧图像进行编码；

通过以下公式确定所述第一帧图像分配的目标比特数：

T_GOP＝N_GOP×T_AvgPic；

其中，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，T_GOP为所述第一帧图像对应的图像组分配的目标比特数，Rate_GOPcoded为所述第一帧图像对应的图像组中已编码图像所消耗的总比特数，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，B_n为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像对应的差异度，H为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像的数量，n为正整数，1≤n≤H，N_GOP为所述第一帧图像对应的图像组中图像的数量，T_AvgPic为所述第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数。

2.根据权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，若确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，在所述确定所述第一帧图像的量化参数之后，所述码率控制方法还包括：

确定所述第一帧图像的量化参数与预设数值相加得到的数值，并将所述数值重新确定为所述第一帧图像的量化参数。

3.根据权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，通过以下公式确定所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度：

其中，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，pixel^～(i,j)为所述第一帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，pixel(i,j)为所述第二帧图像中处于(i,j)位置的像素点的像素值，M为所述第一帧图像的宽度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的宽度相同，N为所述第一帧图像的高度，所述第一帧图像与所述第二帧图像的高度相同，i为正整数，1≤i≤M，j为正整数，1≤j≤N。

4.根据权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数：

QP＝a·lnλ+b；

λ＝α·bpp^β；

bpp＝T_curPic/N_pixels；

其中，QP为所述第一帧图像的量化参数，a、b为常数，λ为拉格朗日因子，α、β为所述码率控制模型的参数，α的初始值为3.2，β的初始值为-1.37，bpp为所述第一帧图像中每个像素点平均分配的目标比特数，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，N_pixels为所述第一帧图像中像素点的数量。

5.根据权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，通过以下公式确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子：

其中，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子，Cur为所述第二帧图像分配的实际比特数，Tar为所述第二帧图像分配的目标比特数。

6.根据权利要求1所述的码率控制方法，其特征在于，通过以下公式确定所述第一帧图像的修正后的量化参数：

其中，QP^～为所述第一帧图像的修正后的量化参数，QP为所述第一帧图像的修正前的量化参数，μ为所述第一帧图像的量化参数的修正因子。

7.一种视频编码的码率控制装置，其特征在于，所述码率控制装置包括：

获取模块，用于获取待编码的第一帧图像和完成编码的第二帧图像，其中，所述第二帧图像为所述第一帧图像的前一帧图像；

第一确定模块，用于计算所述获取模块获取的所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，并基于所述差异度确定所述第一帧图像分配的目标比特数；其中，所述差异度为各像素点之间亮度的差异度值的差异度，或各像素点之间色度值的差异度，或各像素点之间灰度值的差异度；

第二确定模块，用于基于所述第一确定模块确定的所述第一帧图像分配的目标比特数和预设的码率控制模型，确定所述第一帧图像的量化参数；

第三确定模块，用于基于所述第二确定模块确定的所述第二帧图像分配的目标比特数和实际比特数，确定所述第一帧图像的量化参数的修正因子；

第四确定模块，用于基于所述第三确定模块确定的所述修正因子对应的数值，确定所述第一帧图像的修正后的量化参数与修正前的量化参数之间的对应关系；

控制模块，用于基于所述第四确定模块确定的所述第一帧图像的修正后的量化参数，并基于修正后的量化参数对所述第一帧图像的编码码率进行控制；

所述码率控制装置还包括判断模块和编码模块：

所述判断模块，用于判断所述差异度是否大于或等于预设阈值；

所述编码模块，用于若所述差异度大于或等于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景不同，并将所述第一帧图像作为初始I帧图像进行编码，并采用IDR编码方式对所述第一帧图像进行IDR编码；

所述编码模块，还用于若所述差异度小于所述预设阈值，则确定所述第一帧图像和所述第二帧图像的场景相同，并按照P帧编码方式对所述第一帧图像进行编码；

通过以下公式确定所述第一帧图像分配的目标比特数：

T_GOP＝N_GOP×T_AvgPic；

其中，T_curPic为所述第一帧图像分配的目标比特数，T_GOP为所述第一帧图像对应的图像组分配的目标比特数，Rate_GOPcoded为所述第一帧图像对应的图像组中已编码图像所消耗的总比特数，B_CurrPic为所述第一帧图像与所述第二帧图像中各像素点之间的差异度，B_n为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像对应的差异度，H为所述第一帧图像对应的图像组中未编码图像的数量，n为正整数，1≤n≤H，N_GOP为所述第一帧图像对应的图像组中图像的数量，T_AvgPic为所述第一帧图像对应的图像组中各帧图像分配的平均比特数。

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